מיקרומכניקה. היסטוריה של המצאות וייצור

ספריה טכנית בחינם

היסטוריה של טכנולוגיה, טכנולוגיה, אובייקטים מסביב לנו
ספרייה חינם / מדריך / ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו

מיקרומכניקה. היסטוריה של המצאות וייצור

ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו

מדריך / ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו

הערות למאמר

מכניקה מדויקת נולדה עוד במאה ה-XNUMX - עם הופעת שעוני הקיר והשולחן. הוא לא דרש קפיצת מדרגה איכותית בטכנולוגיה, מכיוון שהוא השתמש בטכניקות מסורתיות, אלא רק בקנה מידה קטן יותר. וכיום, חלקים קטנים ככל שיהיו, עדיין ניתן לייצר אותם על פי תקנים כלליים, בעבודה עם אותם כלים ובאותן מכונות - אפילו המדויקות ביותר - בשיטות קונבנציונליות של הרכבת מוצרים.

"אולי המפתח כאן הוא כלי העיבוד המכני", כותב בוריס פונקרטוב בכתב העת "טכנולוגיה לנוער". "היכולות שלו מציבות את גבולות המזעור. אבל בגבולות אלה, מכניקה מדויקת חווה כעת פריחה מהירה. זה הולך וגובר. מוכנסים למוצרים בייצור המוני ביותר - מצלמות, ציוד שמע ווידאו, כונני דיסקים ומדפסות למחשבים אישיים, מכונות צילום - שלא לדבר על ציוד מיוחד למיניהן, למשל, לחיבור קווי תקשורת סיבים אופטיים.

מיקרו-עיבוד לייזר לבדו תופס טווח שלם, אם כי, יש לומר מיד, אין לו משמעות עצמאית: יש כאן מעט פעולות חדשות ביסודו. בעצם אנחנו מדברים על הלחמת מיקרו-מעגלים ויצירת חורים בצורות שונות (נגיד, במות לייצור סיבים עדינים במיוחד משרף סינתטי). אבל ציוד מחדש טכנולוגי מהפכני אמיתי דורש את השלב הבא - מיקרו מכניקה.

מיקרו מכניקה
מטריצת מיקרו מראה מתחת למיקרוסקופ

הממדים של מכשירים מיקרו מכניים הם כאלה שמכשירים קטנים וקטנים במיוחד אינם מספיקים כדי ליצור אותם. כקריטריון, ניקח את הגודל המינימלי של אובייקטים שהטכנולוגיה הזו מסוגלת לתמרן. כדי לפשט את התמונה, בואו נעגל את הערכים לסדר גודל. ומניחים אותם על קנה מידה, אנו מקבלים סוג של ספקטרום, שבו כל טכנולוגיה תופסת "טווח" מסוים (ממדים מינימליים משוערים ניתנים במילימטרים): מכניקת דיוק קלאסית - 1, מיקרו-עיבוד לייזר - 0,01, מיקרו-מכניקה ומיקרו-אלקטרוניקה - 0,0001, ננוטכנולוגיה - 0,000001".

הסף הוא באמת קטלני עבור כל מנגנונים - מרחקים פחות מ-100 ננומטר. ואז חוקי המכניקה הקלאסית "נחלשים" בצורה ניכרת, וכוחות בין-אטומיים, תנודות תרמיות והשפעות קוונטיות גורמים לעצמם להרגיש יותר ויותר. הלוקליזציה של רכיבי המכשיר הופכת לקשה יותר באופן דרמטי, והמושג של מסלולי התנועה שלהם מאבד את משמעותו. בקיצור, בתנאים כאלה אי אפשר לדבר בכלל על "מנגנונים" המורכבים מ"חלקים".

למיקרומכניקה היה מזל: מההתחלה היא הצליחה לשבת "על כתפי ענק" - מיקרואלקטרוניקה, וקיבלה ממנה טכנולוגיה כמעט מוכנה לייצור המוני. אחרי הכל, הטכנולוגיה המוכחת והמתפתחת כל הזמן של מיקרו-מעגלים אלקטרוניים מורכבים נמצאת באותו טווח של סולמות. וכמו שמאות רבות של מעגלים משולבים מוגמרים מיוצרים על פיסת סיליקון אחת, התברר שאפשר לייצר כמה מאות חלקים מכניים בבת אחת. כלומר, לבסס ייצור המוני נורמלי.

סיליקון, המשמש במיקרו-אלקטרוניקה, הפך לחומר העיקרי למיקרו-מנגנונים. יתרה מכך, נפתחה כאן הזדמנות נפלאה ליצור את שני המבנים במכלול, בתהליך טכנולוגי אחד. הייצור של היברידיות כאלה התברר כל כך זול עד שדגימות מסוימות מצאו במהירות שימוש בייצור המוצרים המסחריים הנפוצים ביותר, למשל, מד תאוצה סיליקון, המצויד כעת באחת ממערכות הבטיחות הידועות במכוניות - תיק מתנפח.

מיקרו מכניקה
דגם פיזי של מד התאוצה: א - עיצוב הדגם הפיזי: 1 - גוף קבוע; 2 - קפיץ קבוע בדיור; 3 - מסה אינרציאלית; ב - כוחות הפועלים על הדגם

חיישן האינרציה של מכשיר זה תוכנן על ידי ריצ'רד מולר מאוניברסיטת קליפורניה. באופן כללי, העיצוב פשוט ביותר: מוט סיליקון בקוטר של מספר מיקרונים תלוי מעל חור שנעשה במצע הסיליקון. כאשר מתרחשת האצה, מוט עם פוטנציאל חשמלי המופעל עליו מתחיל לרטוט ומשרה אות שנשלח לעיבוד למיקרו-מעבד שנמצא עשרה מיקרון בקרבת מקום. ירידה די חדה במהירות (ברגע הפגיעה בתאונה) נרשמת מיד על ידי מד התאוצה, והוא נותן פקודה למלא את כרית האוויר במרכז ההגה, מה שמגן על הנהג מהפציעה האופיינית ביותר - פגיעה בהגה או בשמשה הקדמית.

התאגיד היפני טושיבה יצר מנוע אלקטרומגנטי בקוטר של 0,8 מילימטרים ומשקל של 4 מיליגרם. כוחו, כמובן, קטן, אך מספיק לרובוטים מיניאטוריים, שפיתוחם מפותח כעת בהתמדה על ידי החברות המובילות בארץ בהנהגה כללית של משרד הכלכלה והתעשייה. בנוסף לטושיבה, השחקנים העיקריים בתוכנית זו הם תאגידי מיצובישי אלקטריק והיטאצ'י. אורכם של הרובוטים שהם מפתחים נע בין סנטימטר לכמה מילימטרים. אדם יבלע קפסולה עם מכשיר כזה, ולאחר שהקליפה שלו תתמוסס, המכשיר, בציית לאותות הרדיו והתוכנית המוטבעת בו, יתחיל לנוע באופן עצמאי בכלי הדם, במערכת העיכול ובמסלולים נוספים.

רובוטים מיניאטוריים מיועדים לאבחון, ביצוע מיקרו-ניתוחים ומתן תרופות בדיוק לפי הכוונה ובזמן הנכון. הם אמורים לשמש גם לתיקון והחלפת סוללות באיברים מלאכותיים.

חברת Microtek הגרמנית כבר יצרה אב טיפוס של סוג חדש של מכשיר רפואי - "צוללת" מיניאטורית לשחייה דרך כלי דם. בהנחיית רופא היא מסוגלת לבצע כמה פעולות. אורכה של הגשושית האוטונומית הזו הוא 4 מילימטרים והקוטר הוא 0,65 מילימטרים. אין לו מנוע, המדחף מונע לסיבוב באמצעות שדה מגנטי לסירוגין חיצוני, המאפשר לו להגיע למהירויות של עד מטר לשעה.

בעתיד, המיקרו-פרוב יצויד בחותך להסרת רובדי כולסטרול מדפנות כלי הדם. הוא יוכל להעביר כמוסות עם תרופה למקום הנכון. אפשרות נוספת מוצעת - להציב מחוללי אולטרסאונד על מכשירי מיקרו כאלה. באמצעות בדיקת איברי המטופל מבפנים, הרופאים יקבלו מידע שנותר בלתי נגיש במהלך האבחון הקונבנציונלי.

עוד כמה מכשירי מיקרו צנועים אך שימושיים מצאו שימוש גם הם - למשל, מד מהירות סיבוב המובנה ישירות במיסב או חיישנים פנימיים עבור לחץ דם, דופק, סוכר בדם ופרמטרים אחרים בגוף המשדרים מידע חיצוני באמצעות אות רדיו.

מחבר: Musskiy S.A.

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו:

▪ איברים מלאכותיים של בני אדם

▪ חוט תיל

▪ סקוטש

ראה מאמרים אחרים סעיף ההיסטוריה של הטכנולוגיה, הטכנולוגיה, החפצים סביבנו.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

קיומו של כלל אנטרופיה להסתבכות קוונטית הוכח 09.05.2024

מכניקת הקוונטים ממשיכה להדהים אותנו עם התופעות המסתוריות והתגליות הבלתי צפויות שלה. לאחרונה הציגו ברטוס רגולה ממרכז RIKEN למחשוב קוונטי ולודוביקו לאמי מאוניברסיטת אמסטרדם תגלית חדשה הנוגעת להסתבכות קוונטית והקשר שלה לאנטרופיה. להסתבכות קוונטית יש תפקיד חשוב במדע ובטכנולוגיה של מידע קוונטי מודרני. עם זאת, מורכבות המבנה שלו הופכת את ההבנה והניהול שלו למאתגרים. התגלית של רגולוס ולמי מראה שההסתבכות הקוונטית פועלת לפי כלל אנטרופיה דומה לזה של מערכות קלאסיות. תגלית זו פותחת נקודות מבט חדשות בתחום מדע וטכנולוגיה של מידע קוונטי, ומעמיקה את הבנתנו את ההסתבכות הקוונטית והקשר שלה לתרמודינמיקה. תוצאות המחקר מצביעות על אפשרות הפיכה של טרנספורמציות של הסתבכות, מה שיכול לפשט מאוד את השימוש בהן בטכנולוגיות קוונטיות שונות. פתיחת כלל חדש ... >>

מזגן מיני Sony Reon Pocket 5 09.05.2024

הקיץ הוא זמן להירגעות ולנסיעות, אבל לעתים קרובות החום יכול להפוך את הזמן הזה לייסורים בלתי נסבלים. הכירו מוצר חדש מבית סוני - מזגן המיני Reon Pocket 5, המבטיח להפוך את הקיץ לנוח יותר עבור המשתמשים בו. סוני הציגה מכשיר ייחודי - המיני-מרכך Reon Pocket 5, המספק קירור הגוף בימים חמים. בעזרתו, המשתמשים יכולים ליהנות מקרירות בכל זמן ובכל מקום פשוט על ידי לענוד אותו על צווארם. מזגן מיני זה מצויד בהתאמה אוטומטית של מצבי פעולה, כמו גם בחיישני טמפרטורה ולחות. הודות לטכנולוגיות חדשניות, Reon Pocket 5 מתאים את פעולתו בהתאם לפעילות המשתמש ולתנאי הסביבה. משתמשים יכולים להתאים בקלות את הטמפרטורה באמצעות אפליקציה ייעודית לנייד המחוברת באמצעות Bluetooth. בנוסף, זמינים לנוחות חולצות טי ומכנסיים קצרים בעיצוב מיוחד, אליהם ניתן לחבר מזגן מיני. המכשיר יכול הו ... >>

אנרגיה מהחלל עבור ספינת הכוכבים 08.05.2024

ייצור אנרגיה סולארית בחלל הופך לאפשרי יותר עם כניסתן של טכנולוגיות חדשות ופיתוח תוכניות חלל. ראש הסטארט-אפ Virtus Solis שיתף את החזון שלו להשתמש בספינת הכוכבים של SpaceX כדי ליצור תחנות כוח מסלוליות המסוגלות להניע את כדור הארץ. הסטארט-אפ Virtus Solis חשף פרויקט שאפתני ליצירת תחנות כוח מסלוליות באמצעות ספינת הכוכבים של SpaceX. רעיון זה עשוי לשנות באופן משמעותי את תחום הפקת האנרגיה הסולארית, ולהפוך אותו לנגיש וזול יותר. ליבת התוכנית של הסטארט-אפ היא להפחית את עלות שיגור לוויינים לחלל באמצעות Starship. פריצת דרך טכנולוגית זו צפויה להפוך את ייצור אנרגיה סולארית בחלל לתחרותי יותר עם מקורות אנרגיה מסורתיים. Virtual Solis מתכננת לבנות פאנלים פוטו-וולטאיים גדולים במסלול, באמצעות Starship כדי לספק את הציוד הדרוש. עם זאת, אחד האתגרים המרכזיים ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

ניטור נקודה עיוורת במשאיות מרצדס בנץ 09.09.2014

דיימלר טראקס, המייצרת משאיות תחת המותג מרצדס-בנץ, סיימה את הטכנולוגיה לניטור אזורים "עיוורים", שנמצאת כיום בשימוש נרחב בכלי רכב נוסעים. המערכת, המכונה סיוע בנקודה עיוורת, תאפשר לנהגי משאיות עם נגררים ארוכים לנווט בבטחה בתנועה ולעשות פניות בצמתים.

הפיתוח החדש מבוסס על שימוש בחיישן רדאר הממוקם בסמוך לסרן האחורי בצד מושב הנוסע. כדי לחפש חפצים קרובים בצורה מסוכנת, החיישן סורק את כל החלל לאורך המשאית הכבדה וקטע של 2 מטר לפני הקבינה.

בעזרת התראות קול ואור, המערכת תודיע לנהג שיש רוכב אופניים או רכב באזור הבלתי נראה עבורו, כך שלא בטוח להחליף נתיב. בנוסף, Blind Spot Assist יסייע בסיבוב פניות: אם יש סכנת התנגשות עם עצמים נייחים, כמו רמזור או תמרור, עם רדיוס תנועה נבחר של משאית עם נגרר, האלקטרוניקה תתריע על זֶה.

כפי שדווח על ידי דיימלר בהתייחס לאיגוד המבטחים הגרמני (German איגוד הביטוח), הכנסה נרחבת של טכנולוגיה חדשה לניטור אזורים "מתים" תסייע להפחית את מספר ההתנגשויות של משאיות עם הולכי רגל ורוכבי אופניים ב-50%.

עוד חדשות מעניינות:

▪ כונני SSD מתקדמים מבית אינטל

▪ Western Digital iNAND 7350 כונן סמארטפון 256GB

▪ דיאגרמות סכמטיות לקומבוצ'ה

▪ מעבד סמארטפון קנייני של LG

▪ ננו-בוטים שישוגרו לעורקים אנושיים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר אודיוטכניקה. בחירת מאמרים

▪ כתבה ענף מלא פרחים ועלים. ביטוי עממי

▪ מאמר מדוע זרם חילופין ולא זרם ישר משמש להולכה והפצה של אנרגיה חשמלית? תשובה מפורטת

▪ מאמר דרך השלג על קוצים. הובלה אישית

▪ מאמר רגולטור טריניסטור. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר יחידת טעינת תיריסטור. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר